В небе завтрашнего дня - Гильзин Карл Александрович (книги бесплатно полные версии TXT) 📗
«Тройной прыжок» в пассажирской авиации будущего.
Но такое преобразование крыла оказалось обоюдоострым. Оно позволило обеспечить полет с невиданными доселе скоростями, но зато ухудшило летные качества самолета в других отношениях. И прежде всего это сказалось на посадке.
Почему?
Крыло создает подъемную силу, необходимую для полета. Ведь самолет взлетает так же, как взмывает в воздух обычный, всем известный змей. В обоих случаях подъемная сила создается наклонно движущейся плоскостью, пластиной. Именно по этому принципу создавалась вся современная авиация.
О том, как ведет себя наклонно движущаяся пластина, о ее аэродинамических свойствах можно судить, даже не зная аэродинамики. Так, например, совершенно ясно, что с увеличением размеров пластины она способна развить, при прочих равных условиях, большую подъемную силу. Уже в древности в некоторых странах на огромных воздушных змеях удавалось поднимать довольно высоко воинов-разведчиков. Понятно также, что большую пластину труднее продвигать в воздухе с прежней скоростью.
Очевидно, крыло с меньшей поверхностью создает и меньшую подъемную силу при одной и той же скорости движения. Поэтому, если самолет с меньшим крылом будет совершать посадку на прежней скорости, часть его веса окажется уже не уравновешенной подъемной силой, и этот неуравновешенный вес заставит самолет падать. Но никакого удара о землю при посадке быть, конечно, не должно.
Значит, любыми средствами нужно восстановить необходимую величину подъемной силы, близкую к весу самолета. А для этого нужно увеличить скорость движения. Вот почему современные реактивные самолеты садятся со скоростью, большей 200, а иногда даже 300 километров в час, то есть со скоростью, которая каких-нибудь 30–35 лет назад была максимальной для полета истребителей.
Понятно, что посадка на такой скорости представляет собой нелегкую задачу. Ведь трудно управлять и автомобилем, мчащимся по асфальтированному шоссе с гораздо меньшей скоростью, а здесь еще нужно сначала благополучно достичь земной поверхности, плавно, без какого бы то ни было удара коснуться ее.
Но дело не только в этом. Садящийся с большой скоростью самолет пробегает до остановки значительное расстояние. И если в недавнем прошлом длина взлетно-посадочных полос редко достигала тысячи метров, то теперь она иной раз превышает три километра.
И еще одно немаловажное обстоятельство. Когда посадочная скорость была небольшой, то в случае необходимости можно было опуститься и на случайную площадку — ровное поле, луг или дорогу. Теперь это становится невозможным, отчего вынужденная посадка обычно равнозначна катастрофе.
Неудивительно, что авиационная наука и техника настойчиво ищут пути устранения этого огромного недостатка современных скоростных самолетов.
Один путь совершенно очевиден, но и не менее очевидно сложен. Ведь если самолету требуется не одно и то же, а разные крылья на разных режимах полета: короткое и сильно стреловидное — при максимальной скорости, длинное и с меньшей стреловидностью — при умеренных скоростях, и самое длинное — при взлете и посадке, то нельзя ли придумать крыло изменяемой геометрии? Чтобы оно выдвигалось или, наоборот, убиралось, когда это нужно?
Этот очень заманчивый путь настойчиво исследуется современной авиацией. За рубежом предлагаются и изучаются многие проекты подобных самолетов 15*. Нет сомнений, что в будущем многие самолеты будут иметь «раздвигающиеся» крылья, как в свое время была решена задача создания винта переменного шага или убирающегося шасси. Обе эти задачи когда-то казались не менее сложными. И все же до решения этой действительно трудной проблемы авиационная наука и техника проверяют и используют многие другие средства.
Прежде всего напрашивается мысль о том, нельзя ли уменьшить длину пробега современных самолетов при посадке, не уменьшая посадочной скорости. Такие возможности, действительно, есть и уже широко используются.
Нужно сказать, что пробег современных реактивных самолетов при посадке возрос не только из-за увеличения посадочной скорости. На заре авиации, когда пробег был и так небольшим, не было особой нужды принимать специальные меры для его дополнительного уменьшения. Скорость самолета, совершающего пробег после посадки, постепенно гасилась в результате сопротивления воздуха и трения колес о землю. Единственным тормозящим устройством был воздушный винт. Вращаясь с малым числом оборотов, он оказывал при посадке дополнительное и довольно сильное сопротивление. Скорость самолета быстро снижалась, и он останавливался.
Но вот посадочная скорость поршневых самолетов постепенно стала возрастать, и их конструкторы задумались над тем, как искусственно снизить длину послепосадочного пробега. Нельзя ли тормозить самолет так же, как тормозит шофер обычный автомобиль? Для этого нужно снабдить колеса самолета такими же тормозами, как у автомобиля. Так и сделали. Правда, одного этого оказалось недостаточно. Ведь автомобиль — на четырех колесах, а на старых самолетах шасси имело два колеса, а иногда еще третье небольшое колесико или просто костыль сзади, для того чтобы хвост не ударялся о землю. Но при резком торможении с таким шасси самолет неизбежно, как говорят летчики, капотировал, то есть опрокидывался вперед. «Полный капот» нередко превращался в катастрофу. Вот почему использование тормозов на колесах стало возможным только с введением третьего, носо-. вого колеса, исключающего возможность капотирования.
15* По журналу «Нейшнл Эронотикс», январь 1963 г., и др.
пассажирский сверхзвуковой самолет
истребитель
индивидуальны и легкий турбовинтовой самолет
Так часто совершают посадку современные реактивные самолеты..
Однако и этого конструкторам показалось мало. Стали устраивать всякие воздушные тормоза — различные щитки, которые открывались во время пробега и таким образом увеличивали лобовое сопротивление. Иногда снабжают самолеты даже специальным парашютом, спрятанным в фюзеляже у хвоста. При посадке парашют выпускается и, конечно, сильно тормозит самолет (попробуйте быстро бежать, держа сзади раскрытый зонтик!). Интересно, что такой метод торможения был очень давно с большой пользой применен советскими летчиками. Во время первой арктической воздушной экспедиции на Северный полюс в 1937 году это позволило осуществить успешную посадку тяжелого самолета на льдину. Сейчас же такие тормозные парашюты применяются все шире. Иногда раскрываются сразу даже два, а то и три парашюта.
Но, пожалуй, главный эффект торможения был получен тогда, когда для него стали использовать более полно воздушный винт. Правда, это оказалось очень нелегким делом. Сама-то идея проста и очевидна. Ведь с первых лет развития авиации на самолетах применялись как тянущие, так и толкающие винты. Тянущие винты устанавливаются спереди крыла, тогда как толкающие — сзади. А что случится, если установить спереди крыла не тянущий, а толкающий винт? Пожалуй, самолет начнет пятиться. А ведь это как раз то, что нужно при посадке! Но нельзя же на ходу менять винты на самолете.
Вот тут-то и пришло на помощь усовершенствование воздушных винтов, сделанное совсем для другой цели. В авиации все шире стали применять так называемые винты изменяемого шага, то есть винты, лопасти которых могут поворачиваться вокруг своей оси во втулке винта. Это оказалось необходимым, чтобы винт всегда работал в наилучших условиях при всех возможных скоростях полета. Но если лопасти винта можно поворачивать, устанавливая их под разными углами к направлению полета, то нельзя ли их повернуть так сильно, чтобы вместо отбрасывания воздуха назад, как это делают тянущие винты, они отбрасывали бы его вперед, как это сделали бы толкающие винты, установленные перед крылом? Это и позволило бы превращать один винт в другой. Правда, подобное, как его называют, реверсирование (то есть обращение) воздушных винтов оказалось совсем не простой задачей. Но она была все-таки успешно решена. Реверсируемые воздушные винты стали широко применяться, и с их помощью удалось значительно сократить пробег самолета при посадке.
